第三章、非均相混合物分離(fēnlí)及固體流態化通過本章學習，掌握(zhǎngwò)沉降、過濾、固體流態化及氣力輸送等過程的原理、計算方法、典型設備的結構特性，能夠根據生產工藝的要求，合理選擇設備。學習目的與要求1精品資料概述(ɡàishù)物系中存在相界面(jièmiàn)的混合物就是非均相混合物非均相混合物分散相或分散物質：處于分散狀態的物質（如分散在流體中的固體顆粒、液滴、氣泡等）連續相或分散介質：包圍著分散相而處于連續狀態的物質（如氣態非均相混合物中的氣體、液態非均相混合物中的液體）。2精品資料概述(ɡàishù)機械分離方法，即利用非均相混合物中兩相的物理性質(wùlǐxìngzhì)（如密度、顆粒形狀、尺寸等）的差異，使兩相之間發生相對運動而使其分離。機械分離方法過濾沉降3精品資料概述(ɡàishù)非均相混和物分離(fēnlí)的應用：（1）收集分散物質。（2）凈化分散介質。（3）環境保護。4精品資料第三章、非均相混合物分離(fēnlí)及固體流態化3.1沉降(chénjiàng)分離原理及設備3.1.1顆粒相對于流體的運動5精品資料一、顆粒(kēlì)的特性1.球形顆粒：球形顆粒的尺寸(chǐcun)由直徑d確定。比表面積體積表面積6精品資料2.非球形顆粒：需要形狀和大小兩個參數來描述(miáoshù)其特性（1）球形度（3－4）顆粒(kēlì)的表面積與該顆粒體積相等的球體的表面積非球形顆粒球形顆粒一、顆粒的特性7精品資料（2）顆粒的當量(dāngliàng)直徑體積(tǐjī)當量直徑比表面積當量直徑兩者關系一、顆粒的特性8精品資料非球形顆粒(kēlì)的特性，即比表面積體積(tǐjī)表面積一、顆粒的特性9精品資料二、 球形顆粒(kēlì)的自由沉降圖3-1沉降顆粒(kēlì)的受力情況10精品資料顆粒(kēlì)受到三個力重力(zhònglì)浮力阻力二、 球形顆粒的自由沉降阻力系數或曳力系數11精品資料根據牛頓(niúdùn)第二運動定律二、 球形顆粒(kēlì)的自由沉降分析顆粒運動情況：加速度最大阻力加速度加速度=0加速度=0加速段勻速段12精品資料沉降速度勻速階段中顆粒相對于流體的運動(yùndòng)速度稱為沉降速度，由于該速度是加速段終了時顆粒相對于流體的運動(yùndòng)速度，故又稱為“終端速度”，也可稱為自由沉降速度。（3-15）二、 球形顆粒的自由(zìyóu)沉降13精品資料三、 阻力(zǔlì)系數（曳力系數）通過(tōngguò)量綱分析可知，是顆粒與流體相對運動時雷諾數Ret和球形度s的函數隨Ret及s

變化的實驗測定結果見圖3-2。14精品資料圖3-2關系曲線

15精品資料對球形顆粒(kēlì)關系(guānxì)曲線大致可分為三個區域爬流（又稱蠕動流Creepingflow）（3-17）滯流區或斯托克斯(Stokes)定律區（3-20）三、 阻力系數（曳力系數）16精品資料過渡(guòdù)區或艾侖（Allen）定律區（3-18）（3-21）三、 阻力(zǔlì)系數（曳力系數）17精品資料（3-19）（3-22）湍流區或牛頓(niúdùn)（Newton）定律區三、 阻力(zǔlì)系數（曳力系數）18精品資料滯流區湍流(tuānliú)區過渡(guòdù)區表面摩擦阻力形體阻力三、 阻力系數（曳力系數）19精品資料四、 影響(yǐngxiǎng)沉降速度的因素自由(zìyóu)沉降干擾沉降沉降過程中，任一顆粒的沉降不因其它顆粒的存在而受到干擾如果分散相的體積分率較高，顆粒間有明顯的相互作用，容器壁面對顆粒沉降的影響不可忽略，這時的沉降稱為干擾沉降或受阻沉降。20精品資料在實際沉降操作中，影響沉降速度的因素有：1、顆粒(kēlì)的體積分數2、器壁效應3、顆粒(kēlì)形狀的影響四、 影響(yǐngxiǎng)沉降速度的因素21精品資料第三章、非均相混合物分離(fēnlí)及固體流態化3.1沉降分離(fēnlí)原理及設備3.1.1顆粒相對于流體的運動3.1.2重力沉降22精品資料一、 重力(zhònglì)沉降速度的計算1、試差法假設(jiǎshè)沉降屬于某一流型計算沉降速度核算Ret

23精品資料2、摩擦(mócā)數群法曲線圖，最后(zuìhòu)由Ret反求ut，即查先計算一、 重力沉降速度的計算查曲線圖，最后由Ret反求ut，即查24精品資料25精品資料若要計算介質中具有某一沉降速度ut的顆粒的直徑(zhíjìng)，可先令查曲線圖，可求直徑d，即一、 重力(zhònglì)沉降速度的計算26精品資料27精品資料量綱(liànɡɡānɡ)為一數群判別：K≤2.62為斯托克斯定律(dìnglǜ)區，2.62<K<69.1為艾侖定律(dìnglǜ)區，K>69.1為牛頓定律(dìnglǜ)區。一、 重力沉降速度的計算28精品資料二、重力沉降(chénjiàng)設備1、降塵室降塵室是依靠(yīkào)重力沉降從氣流中分離出固體顆粒的設備29精品資料圖3-4降塵(jiàngchén)室示意圖二、重力沉降(chénjiàng)設備氣流水平通過降塵室速度沉降速度動畫1330精品資料或位于降塵室最高點的顆粒(kēlì)沉降到室底所需的時間為氣體通過降塵(jiàngchén)室的時間為欲使顆粒被分離出來，則降塵室高沉降速度降塵室長氣流水平通過降塵室速度二、重力沉降設備31精品資料根據降塵室的生產能力，氣體(qìtǐ)在降塵室內的水平通過速度為整理(zhěnglǐ)得降塵室生產能力（3-30）上式表明，理論上降塵室的生產能力只與其沉降面積及顆粒的沉降速度有關，而與降塵室高度H無關。二、重力沉降設備32精品資料對設置了n層水平(shuǐpíng)隔板的降塵室，其生產能力為：（3-30a）二、重力沉降(chénjiàng)設備動畫1433精品資料降塵室結構簡單，流動阻力小，但體積龐大，分離效率(xiàolǜ)低，通常只適用于分離粒度大于50m的粗粒，一般作為預除塵使用。多層降塵室雖能分離較細的顆粒且節省占地面積，但清灰比較麻煩。二、重力沉降(chénjiàng)設備34精品資料2．沉降(chénjiàng)槽沉降槽是利用重力沉降來提高懸浮液濃度并同時(tóngshí)得到澄清液體的設備。3．分級器利用重力沉降可將懸浮液中不同粒度的顆粒進行粗略的分離，或將兩種不同密度的顆粒進行分類，這樣的過程統稱為分級，實現分級操作的設備稱為分級器。二、重力沉降設備35精品資料雙錐分級(fēnjí)器二、重力(zhònglì)沉降設備36精品資料重力沉降(chénj